(57)【要約】【課題】  ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器において、簡易かつ安価な回路構成で、ゲート制御信号線と電荷信号線との交差点近傍で形成される寄生容量により発生するノイズ信号を適切に取り除く。【解決手段】  放射線の照射により発生した電荷を蓄積する電荷検出素子１２ｃと、電荷検出素子１２ｃのスイッチ素子１２ｂを制御するゲート制御信号が流されるゲート制御信号線１３と、電荷検出素子１２ｃの蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号が流れ出す電荷信号線１４とを備えた放射線画像検出器において、電荷検出素子１２ｃのスイッチ素子１２ｂ毎にゲート制御信号の立ち上がり時間を遅延させる遅延回路１６を設け、上記立ち上がり時間経過時以後に電荷信号線１４に流れ出した電荷信号ＱＳを検出することにより、電荷信号ＱＳをゲート制御信号の出力開始時点において発生するノイズ信号ＱＮと異なるタイミングで検出する。【選択図】          図２
2006101395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生部と、該電荷発生部において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子と、前記直交する方向のうちのいずれか一方の方向に配列された前記電荷検出素子の列毎に並列して設けられた、前記電荷信号が流れ出す多数の電荷信号線と、前記直交する方向のうちの他方の方向に配列された前記電荷検出素子の行毎に並列して設けられた、前記スイッチ素子をオンオフ制御するゲート制御信号が出力される多数のゲート制御信号線とを有する放射線画像記録媒体と、該放射線画像記録媒体の電荷信号線に流れ出した前記電荷信号を検出する検出部とを備えた放射線画像検出器において、
前記放射線画像記録媒体が、前記電荷検出素子の前記スイッチ素子毎に設けられた、該各スイッチ素子をオン状態とする前記ゲート制御信号の立ち上がり時間を遅延させる多数の遅延回路を有し、
前記検出部が、前記立ち上がり時間経過時以後に前記電荷信号線に流れ出した電荷信号を検出するものであることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記遅延回路が、ローパスフィルタ回路であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
前記検出部が、前記電荷信号線に流れ出した電荷信号を積分するチャージアンプと、
前記ゲート制御信号線への前記ゲート制御信号の出力開始後前記立ち上がり時間経過時前に前記チャージアンプによる積分を開始し、該積分開始後前記立ち上がり時間経過前の間の所定の時点までに前記チャージアンプにより積分された第１の信号を取得し、前記積分開始後所定の積分時間経過直前までの間に前記チャージアンプにより積分された第２の信号を取得し、前記第２の信号と前記第１の信号との差を前記放射線画像を表す画像信号として取得する相関２重サンプリング制御部とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生して蓄積し、その蓄積された電荷を画像信号として検出する放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた画像信号を検出する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。
【０００３】
上記放射線画像検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出器があり、そのような放射線画像検出器として、いわゆるＴＦＴ読取方式のものが提案されている。
【０００４】
ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器としては、たとえば、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層とその電荷発生層において発生した電荷を蓄積する電荷検出層とが積層された放射線画記録媒体と、その放射線画像記録媒体から流れ出した電荷信号を検出するチャージアンプなどから構成される検出部とを備えたものが提案されている。
【０００５】
そして、上記放射線画像記録媒体における電荷検出層は、具体的には、電荷発生層において発生した電荷を蓄積する蓄電部およびその蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すＴＦＴスイッチ素子を有する電荷検出素子を多数備えており、この電荷検出素子は直交する方向に２次元状に配列されている。そして、さらに、電荷検出層は、電荷検出素子の列毎に並列して設けられた多数の電荷信号線と、電荷信号線に直交して、電荷検出素子の行毎に並列して設けられた多数のゲート制御信号線とを備えている。
【０００６】
そして、上記のようにして構成された放射線画像検出器を用いて放射線画像の記録を行う際には、まず、電荷発生層に放射線画像を担持した放射線が照射され、電荷発生層において発生した電荷が電荷検出層における蓄電部に蓄積されることにより放射線画像の記録が行われる。そして、放射線画像の読取りを行う際には、ゲートドライバからゲート制御信号線に選択的にゲート制御信号が出力され、そのゲート制御信号に応じてゲート制御信号線に接続された電荷検出素子のＴＦＴスイッチ素子がオンされ、その電荷検出素子の蓄電部から電荷信号が電荷検出素子に流れ出す。そして、その電荷信号線に流れ出した電荷信号は、電荷信号線に接続されたチャージアンプなどにより画像信号として検出され、放射線画像の読取りが行われる。
【０００７】
ここで、上記のような放射線画像検出器においては、ゲート制御信号線と電荷検出信号線とが絶縁層を介して直交して設けられているため、ゲート制御信号線と電荷検出信号線との交差点近傍において寄生容量が形成される。そして、上記のように放射線画像の読取りを行う際にゲート制御信号線にゲート制御信号が流されると、ゲート制御信号線と電荷検出信号線との間で電位差が発生し、上記寄生容量に電荷が蓄積され、その電荷がノイズ信号として電荷信号線に流れ出し、このノイズ信号が電荷検出素子の蓄電部から流れ出した電荷信号に加算されてしまう。
【０００８】
そこで、たとえば、特許文献１においては、ゲート制御信号線とは別に、電荷信号線に直交するノイズ補償信号線を絶縁層を介して設けるとともに、そのノイズ補償信号線と電荷信号線とに接続されたＴＦＴスイッチ素子とそのＴＦＴスイッチ素子に接続されたダミー容量とを設け、ゲート制御信号線にゲート制御信号を出力する際、上記ノイズ補償信号線にも上記ゲート制御信号とは逆極性の信号を出力し、その逆極性の信号に応じて電荷信号線とノイズ補償信号線との交差点近傍で発生したノイズ補償信号を上記ダミー容量に蓄積し、その蓄積されたノイズ補償信号をＴＦＴスイッチ素子を介して電荷信号線に流すことにより、上記ノイズ信号を取り除く方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載のノイズ補償信号線は、ゲート制御信号線が配置された領域とは別の領域に設けられており、ゲート制御信号線およびノイズ補償信号線と電荷信号線との間の絶縁層の厚さには面内バラツキがあるため、ゲート制御信号線と電荷信号線との交差点近傍に形成される寄生容量と、ノイズ補償信号線と電荷信号線との交差点近傍に形成される寄生容量とはその大きさが異なる。したがって、上記ノイズ信号と上記ノイズ補償信号の大きさが異なり、上記ノイズ信号を適切に取り除くことができず、電荷信号中にノイズ信号が残ってしまう。また、上記のような逆極性の信号をノイズ補償信号線に出力するゲートドライバを別個に設ける必要があるため、回路が複雑になり、高コストになる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、上記のようなＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器において、簡易かつ安価な回路構成で、上記のような寄生容量により発生するノイズ信号を適切に取り除くことができる放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線画像検出器は、放射線画像を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生部と、電荷発生部において発生した電荷を蓄積する蓄電部および蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子と、上記直交する方向のうちのいずれか一方の方向に配列された電荷検出素子の列毎に並列して設けられた、電荷信号が流れ出す多数の電荷信号線と、上記直交する方向のうちの他方の方向に配列された電荷検出素子の行毎に並列して設けられた、スイッチ素子をオンオフ制御するゲート制御信号が出力される多数のゲート制御信号線とを有する放射線画像記録媒体と、放射線画像記録媒体の電荷信号線に流れ出した電荷信号を検出する検出部とを備えた放射線画像検出器において、放射線画像記録媒体が、電荷検出素子のスイッチ素子毎に設けられた、各スイッチ素子をオン状態とするゲート制御信号の立ち上がり時間を遅延させる多数の遅延回路を有し、検出部が、立ち上がり時間経過時以後に電荷信号線に流れ出した電荷信号を検出するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、上記放射線画像検出器においては、遅延回路を、ローパスフィルタ回路で構成するようにすることができる。
【００１４】
また、検出部を、電荷信号線に流れ出した電荷信号を積分するチャージアンプと、ゲート制御信号線へのゲート制御信号の出力開始後立ち上がり時間経過時前にチャージアンプによる積分を開始し、積分開始後上記立ち上がり時間経過前の間の所定の時点までにチャージアンプにより積分された第１の信号を取得し、積分開始後所定の積分時間経過直前までの間にチャージアンプにより積分された第２の信号を取得し、第２の信号と第１の信号との差を放射線画像を表す画像信号として取得する相関２重サンプリング制御部とを備えたものとすることができる。
【００１５】
ここで、上記「立ち上がり時間」とは、スイッチ素子にゲート制御信号が印加されてからスイッチ素子がオン状態となるまでの時間のことをいい、上記「立ち上がり時間を遅延させる」とは、ゲート制御信号の立ち上がりに所定の時定数を持たせることをいう。
【００１６】
また、上記「列」と上記「行」は、直交する２方向を区別するために用いたものであり、たとえば、水平方向または垂直方向といった特定の方向を規定するものでない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射線画像検出器によれば、電荷検出素子のスイッチ素子毎にゲート制御信号の立ち上がり時間を遅延させる遅延回路を設け、上記立ち上がり時間経過時以後に電荷信号線に流れ出した電荷信号を検出するようにしたので、ゲート制御信号線へゲート制御信号が出力開始された時点において上記寄生容量により発生するノイズ信号と、電荷検出素子の蓄電部に蓄積された電荷信号とを異なるタイミングで電荷信号線に流すことができ、上記ノイズ信号を含まない電荷信号を検出することができる。
【００１８】
また、上記放射線画像検出器において、遅延回路を、ローパスフィルタ回路とした場合には、たとえば、抵抗素子とコンデンサとから構成される安価なＣＲ回路で遅延回路を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の一実施形態について説明する。
【００２０】
本放射線画像検出器は、図１に示すように、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層１１と電荷発生層１１において発生した電荷を蓄積する電荷検出層１２とを有する放射線画記録媒体１０と、放射線画像記録媒体１０から流れ出した電荷信号を検出する、後述する検出部２０とを備えている。
【００２１】
電荷発生層１１は、たとえば、放射線の照射を受けて電荷を発生する材料であれば如何なる材料で形成してもよいが、たとえば、量子効率が高く、暗電流の少ないａ−Ｓｅなどの材料から形成することが望ましい。また、電荷発生層１１を、放射線の照射を受けて蛍光を発する蛍光体層と、その蛍光体層から発せられた蛍光の照射を受けて電荷を発生する光導電層との２層から構成するようにしてもよい。
【００２２】
電荷検出層１２は、具体的には、図２に示すように、電荷発生層１１において発生した電荷を蓄積する蓄電部１２ａおよび蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子１２ｂを有する電荷検出素子１２ｃを多数備えており、この電荷検出素子１２ｃは直交する方向に２次元状に配列されている。蓄電部１２ａはコンデンサであり、スイッチ素子１２ｂはＴＦＴスイッチにより構成されている。
【００２３】
そして、電荷検出層１２は、図２に示すように、Ｘ方向に配列された電荷検出素子１２ｃの行毎に並列して設けられた多数のゲート制御信号線１３と、Ｙ方向に配列された電荷検出素子１２ｃの列毎に並列して設けられた多数の電荷信号線１４とを備えている。ゲート制御信号線１３には、各ゲート制御信号線１３に接続されたスイッチ素子１２ｂをオンオフ制御するためゲート制御信号が流される。また、各電荷信号線１４には、各電荷信号線１４に接続された蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号が流れ出す。なお、上記ゲート制御信号は、後述するゲートドライバから出力される。
【００２４】
ゲート制御信号線１３と電荷信号線１４とは、上記のように直交して設けられているが、これらはその交差点１５において接触しておらず、図３に示すように所定の間隔を空けて設けられている。そして、上記間隔の部分には絶縁層が設けられている。
【００２５】
ここで、本実施形態の放射線画像記録媒体１０には、さらに、図２に示すように、各電荷検出素子１２ｃ毎に遅延回路１６が設けられている。そして、この遅延回路１６は、ローパスフィルタ回路（ＬＰＦ）であり、抵抗素子とコンデンサとから構成されている。ローパスフィルタの構成については、如何なる既知の構成を採用してもよい。また、本実施形態においては、遅延回路としてローパスフィルタ回路を採用するようにしたが、ゲート制御信号の立ち上がり時間を遅延させる回路であれば如何なる既知の回路を採用するようにしてもよい。なお、遅延回路１６は、図２に示すように、ゲート制御信号線１３と電荷信号線１４と交差しない位置に設けられている。この遅延回路１６の作用については後述する。
【００２６】
また、検出部２０は、多数の差動アンプ２１と、ゲートドライバ３０と、サンプリング回路４０と、マルチプレクサ５０と、ＡＤ変換器６０とを備えている。
【００２７】
各差動アンプ２１には、各電荷信号線１４が接続されている。差動アンプ２１はチャージアンプであり、リセットスイッチ２１ａと積分用コンデンサ２１ｂとを備えている。
【００２８】
ゲートドライバ３０は、放射線画像記録媒体１０の各ゲート制御信号線１３に選択的に順次ゲート制御信号を出力するものである。
【００２９】
サンプリング回路４０は、各差動アンプ２１から出力された信号を所定のタイミングでサンプリングするものであり、いわゆる相関２重サンプリングを行うものである。その作用については後で詳述する。
【００３０】
マルチプレクサ５０は、サンプリング回路４０から出力されたアナログ画像信号を選択的に切り替えてＡＤ変換器６０に出力するものである。
【００３１】
ＡＤ変換器６０は、マルチプレクサ５０から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するものである。
【００３２】
次に、本放射線画像検出器による放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。
【００３３】
本放射線画像検出器を用いて放射線画像の記録を行う際には、まず、放射線画像記録媒体１０の電荷発生層１１側から被写体を透過した放射線が照射される。そして、その放射線の照射に応じて電荷発生層１１において電荷が発生し、その電荷が電荷検出層１２における蓄電部１２ａに蓄積されることにより放射線画像が蓄積記録される。
【００３４】
次に、上記のようにして蓄積記録された放射線画像を読取る作用について、図４に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。なお、図４に示すゲート制御信号線の電圧波形は、図２のＡ点における電圧波形を示すものであり、スイッチ素子の電圧波形は、図２のＢ点における電圧波形を示すものであり、電荷信号線の電圧波形は、図２のＣ点における電圧波形を示すものであり、差動アンプの出力電圧の電圧波形は、図２のＤ点における電圧波形を示すものである。
【００３５】
放射線画像を読取る際には、まず、図４のタイミングチャートに示すように、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３の１本にスイッチ素子１２ｂをオン状態にするゲート制御信号が出力される。ゲート制御信号線１３に流されたゲート制御信号は、そのゲート制御信号線に接続されたスイッチ素子１２ｂに印加されるが、本実施形態の放射線画像記録媒体１０においては、上記のように各スイッチ素子１２ｂに遅延回路１６が設けられているので、図４のタイミングチャートに示すように、スイッチ素子１２ｂのゲート端子に印加されるゲート制御信号の電圧は、その立ち上がりにおいて時定数をもち、立ち上がり時間が遅延される。
【００３６】
したがって、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３へのゲート制御信号の出力開始時ｔ１においては、スイッチ素子１２ｂはオン状態とならない。なお、本実施形態においては、スイッチ素子１２ｂは、図４に示す閾値ｔｈになったときオン状態になるものとする。一方、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３へのゲート制御信号の出力開始時ｔ１においては、上述したようにゲート制御信号線１３と電荷信号線１４との交差点近傍において形成された寄生容量ＣＰ１から電荷信号線１４にノイズ信号ＱＮが流れ出す。
【００３７】
そして、上記のようにノイズ信号ＱＮが電荷信号線１４に流れ出した後であって、スイッチ素子１２ｂのゲート端子電圧が閾値ｔｈとなる前の時点ｔ２において、差動アンプ２１におけるリセットスイッチ２１ａがオフされ、差動アンプ２１における積分が開始される。そして、そのリセットスイッチ２１ａがオフされた後であって、スイッチ素子１２ｂのゲート端子電圧が閾値ｔｈとなる前の時点ｔ３において、サンプリング回路４０により各差動アンプ２１から出力された出力電圧Ｓ１がサンプリングされる。そして、上記のように出力電圧Ｓ１がサンプリングされた後、スイッチ素子１２ｂのゲート端子電圧が閾値ｔｈとなり、スイッチ素子１２ｂがオン状態となる。なお、遅延回路１６の時定数は上記のようなタイミングとなるように選択されている。
【００３８】
そして、各スイッチ素子１２ｂがオン状態となると、その電荷検出素子１２ｃの蓄積部１２ａに蓄積された電荷信号ＱＳが各蓄電部１２ａに接続された電荷信号線１４に出力される。
【００３９】
そして、上記のようにして電荷信号線１４に流れ出した電荷信号ＱＳは差動アンプ２１の反転入力側から入力され、差動アンプ２１において積分される。そして、所定の積分時間終了直前の時点ｔ４において、再びサンプリング回路４０により差動アンプ２１の出力電圧Ｓ２がサンプリングされる。
【００４０】
そして、上記のようにしてサンプリングされた直後、差動アンプ２１のリセットスイッチ２１ａがオンされ、その後、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３にスイッチ素子１２ｂをオフするゲート制御信号が出力され、そのゲート制御信号に応じて各スイッチ素子１２ｂがオフされる。
【００４１】
そして、サンプリング回路４０において、上記のようにしてサンプリングされた出力電圧Ｓ２から出力電圧Ｓ１が減算され、その減算された電圧値がアナログ画像信号として取得される。そして、上記のようにして取得されたアナログ画像信号は、マルチプレクサ５０により、各差動アンプ２１毎に切り替えられてＡＤ変換器６０に入力され、順次デジタル化されてデジタル画像信号が出力される。
【００４２】
そして、その後、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３に順次選択的にゲート制御信号が出力され、上記と同様の作用が繰り返して行われることにより、放射線画像記録媒体１０の全体のデジタル画像信号が取得される。
【００４３】
本放射線画像検出器によれば、電荷検出素子１２ｃのスイッチ素子１２ｂ毎にゲート制御信号の立ち上がり時間を遅延させる遅延回路１６を設け、上記立ち上がり時間経過時以後に電荷信号線１４に流れ出した電荷信号ＱＳを検出するようにしたので、ゲート制御信号線１３へゲート制御信号が出力開始された時点において上記寄生容量ＣＰにより発生するノイズ信号ＱＮと、電荷検出素子１２ｃの蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号ＱＳとを異なるタイミングで電荷信号線１４に流すことができ、上記ノイズ信号ＱＮを含まない電荷信号ＱＳを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の放射線画像記録媒体の斜視図
【図２】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の検出部と、放射線画像記録媒体の電荷検出層の概略構成を示す図
【図３】ゲート制御信号線と電荷信号線との配置を説明するための図
【図４】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート
【符号の説明】
【００４５】
１０  放射線画像検出器
１１  電荷発生層
１２  電荷検出層
１２ａ  蓄電部
１２ｂ  スイッチ素子
１２ｃ  電荷検出素子
１３  ゲート制御信号線
１４  電荷信号線
１６  遅延回路
２１  差動アンプ
ＣＰ  寄生容量
【図１】
2006101395.tif 000003
【図２】
2006101395.tif 000004
【図３】
2006101395.tif 000005
【図４】
2006101395.tif 000006